Климат страны определяется ее географическим положением в южной половине умеренного климатического пояса и во внутренней части материка Евразии, а также особенностями контрастного рельефа.
Количество суммарной солнечной радиации в январе составляет от 1—1,5 ккал/см2 для предгорных районов Северного Забайкалья до 3—3,5 ккал/см2 в Южном Алтае; в июле — соответственно от 14,5 до 16,5 ккал/см2.
Положение гор Южной Сибири во внутренней части Евразии обусловливает особенности атмосферной циркуляции. Зимой в связи с интенсивным охлаждением материка над страной формируется область высокого атмосферного давления (азиатский антициклон), центральная часть которой располагается над Монголией и Забайкальем. Летом внутренние части материка сильно нагреваются и здесь устанавливается пониженное атмосферное давление. Над горами Южной Сибири происходит формирование континентального воздуха в результате прогревания поступающих сюда атлантических и арктических воздушных масс. Над южными районами, где континентальный тропический воздух приходит в соприкосновение с более прохладным воздухом умеренных широт, располагается монгольский фронт, с которым связано прохождение циклонов и выпадение атмосферных осадков. Однако поступление основной массы осадков в течение лета обусловлено усилением в это время процессов переноса атлантического воздуха с запада.
Климат страны континентальный. Для него характерны значительные абсолютные амплитуды температур, достигающие 80— 90°, большие колебания температур в течение суток (до 20—30°) и, в общем, умеренное количество осадков. Однако по сравнению с соседними равнинами климат гор Южной Сибири несколько менее континентален. Зимой вследствие развития температурных инверсий горы выступают в виде своеобразного теплого массива; летом же в связи со значительным понижением температуры с высотой они оказываются гораздо холоднее окружающих территорий, и здесь выпадает больше атмосферных осадков.
В целом климат страны достаточно суров для тех широт, в которых она расположена. Среднегодовые температуры здесь почти повсюду отрицательные (в зоне высокогорья —6, —10°) вследствие большой продолжительности и низких температур холодного времени года. Средняя температура января колеблется обычно от —20 до —27°; только в западных предгорьях Алтая и на побережье Байкала она повышается до —15 —18°. Особенно низкими январскими температурами (—32 —35°) отличаются Северное Забайкалье и межгорные котловины, в которых отчетливо выражены зимние температурные инверсии. Летом же эти котловины — наиболее теплые районы горного пояса: средние температуры июля в них достигают 20—22°. Однако уже на высоте 1400—2000 м продолжительность безморозного периода не превышает 20—30 дней, а заморозки возможны в любой месяц.
Особенности климата различных областей Южной Сибири зависят также от расположения их в пределах страны. Так, например, сумма температур вегетационного периода на высоте 500 м над уровнем моря достигает на юго-западе Алтая 2400°, в Восточном Саяне она сокращается до 1600°, а в Северном Забайкалье — даже до 1000—1100°.
Сильное влияние оказывает горный рельеф на распределение атмосферных осадков, сумма которых изменяется в разных районах от 100—200 до 1500—2500 мм в год. Наибольшее количество осадков получают западные склоны Алтая, Кузнецкого Алатау, Западного Саяна и Хамар-Дабана, до которых доходят влажные циклоны Атлантического океана. Лето в этих районах дождливое, а мощность снежного покрова зимой местами достигает 2—2,5 м. Именно в таких местах встречаются сырая пихтовая тайга, болота и влажные горные луга — елани. На восточных же склонах гор, лежащих в «дождевой тени», и в межгорных котловинах осадков выпадает немного. Мощность снежного покрова тут невелика, и поэтому нередко встречаются острова вечной мерзлоты. Лето, однако, здесь обычно жаркое и сухое, чем и объясняется преобладание в котловинах степных ландшафтов.
В горах Южной Сибири осадки выпадают преимущественно летом в виде продолжительных обложных дождей и только в наиболее восточных районах — в виде ливней. На теплый период года местами приходится до 75—80% годовой суммы осадков. Зимой много осадков выпадает лишь на западных склонах горных хребтов. Перевеиваемый сильными горными ветрами снег заполняет здесь ущелья, скапливается в расщелинах скал и на лесистых склонах. Его мощность в таких местах достигает иногда нескольких метров, поэтому летом по затененным понижениям на северных склонах и на дне узких долин можно встретить поля не успевшего растаять «перелетовывающего» снега.
Зато в южных предгорьях Алтая, в Минусинской котловине и Южном Забайкалье снега выпадает немного. В ряде степных районов Читинской области и Бурятии мощность снежного покрова не превышает 10 см, а на некоторых участках равна всего 2 см. Здесь далеко не каждый год устанавливается санный путь и бывает, что даже в сорокаградусные морозы жители ездят на телегах.
Горные хребты Южной Сибири редко поднимаются выше снеговой границы. Исключением являются лишь гребни и вершины наиболее высоких хребтов Алтая, Восточного Саяна и Станового нагорья, на склонах которых лежат современные ледники и фирновые поля. Особенно много их на Алтае, где площадь современного оледенения превышает 900 км2, в Восточном Саяне она уже едва достигает 25 км2, а в хребте Кодар на востоке Станового нагорья составляет немногим более 15 км2.
В горах Южной Сибири широко распространена вечная мерзлота. В виде островов она встречается почти всюду и отсутствует лишь в западных и северо-западных районах Алтая, на Салаире, а также в Кузнецкой и Минусинской котловинах. Мощность слоя мерзлых толщ различна — от нескольких десятков метров на юге Забайкалья до 100—200 м в малоснежных районах Тувы, восточной части Восточного Саяна и в Северном Забайкалье.